Los peines de frecuencia a escala de chip impulsan el futuro de los datos

Investigadores de Columbia Engineering han creado un nuevo chip que puede transformar un láser en un “peine de frecuencias”, generando múltiples canales de luz potentes al mismo tiempo.

Al utilizar un mecanismo de bloqueo especial, los investigadores limpiaron la luz láser sucia y lograron una precisión de laboratorio en un pequeño dispositivo de silicio.Este logro puede mejorar significativamente la eficiencia del centro de datos e impulsar innovaciones en LiDAR, detección y tecnología cuántica.

Microcombs encoge precisión de laboratorio en un chip 

Los investigadores crearon el dispositivo micropeine de alta potencia para mejorar la tecnología LiDAR (detección y localización por luz).

El LiDAR es una tecnología de teledetección que utiliza luz láser pulsada para calcular distancias y crear modelos 3D de alta resolución del entorno. Funciona como un radar, pero utiliza luz en lugar de sonido.

El sistema emite pulsos láser y cronometra su retorno para medir distancias precisas a los objetos y rastrear el movimiento en tiempo real.

Compuesto por un láser, un escáner y un receptor GPS especializado, un LiDAR El instrumento genera una "nube de puntos" detallada de datos, que luego se utiliza para crear mapas 3D para aplicaciones como conducción autónoma, monitoreo ambiental, topografía y arqueología.

La tecnología se inventó en la década de 1960, inicialmente aplicada en meteorología, detección oceánica y cartografía topográfica, antes de que la NASA extendiera su uso al espacio. En la década de 2010, los automóviles comerciales comenzaron a utilizar LiDAR y, desde entonces, el LiDAR automotriz se ha vuelto muy popular en los coches eléctricos de alta gama.

Dada la creciente aplicación del LiDAR, los investigadores han trabajado constantemente para mejorar esta tecnología. Muchas innovaciones emocionantes en tecnologías láser se integran con óptica avanzada, lo que permite una mayor miniaturización y representa una gran promesa para el futuro a largo plazo de los sistemas LiDAR.

El objetivo de los investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Columbia era encontrar una forma de liberar mayor potencia y pureza espectral de los sistemas láser compactos para permitir la generación de peines de frecuencia a escala de chip. para mejorar comunicaciones, detección, espectroscopia, LiDAR y otras aplicaciones fotónicas integradas.

Así, han creado un micropeine, un dispositivo fotónico en miniatura que produce una serie de frecuencias ópticas uniformemente espaciadas, como los dientes de un peine, en un chip.

Estos peines de frecuencia en miniatura integrados tienen el potencial de reducir el tamaño de los sistemas complejos tradicionalmente requeridos para tales aplicaciones. Por lo tanto, los micropeines integrados son prometedores para numerosas aplicaciones que requieren Alta potencia de salida, tamaño reducido y alta eficiencia, como espectroscopia, detección y comunicaciones de datos.

Recientemente, investigadores han demostrado micropeines con bombeo eléctrico mediante la integración de chips de ganancia (elementos ópticos semiconductores) con resonadores de alta gama. Sin embargo, su potencia óptica total aún es muy inferior a la que requieren las soluciones prácticas.

Esta limitación tiene ha sido abordado por investigadores de Columbia que demostraron micropeines de frecuencia Kerr bombeados eléctricamente de alta potencia. 

De diodos desordenados a micropeines limpios

Curiosamente, este fue un descubrimiento accidental. Hace unos años, los investigadores del laboratorio del coautor Michal Lipson, un Profesor Eugene Higgins de Ingeniería Eléctrica y profesor de Física Aplicada, estaban trabajando en un proyecto para mejorar las capacidades LiDAR Cuando ellos Noté algo increíble.

Estaban diseñando chips de alta potencia que pudieran generar haces de luz más brillantes y "a medida que enviábamos más y más energía a través del chip, notamos que estaba creando lo que llamamos un peine de frecuencia", dijo Andrés Gil-Molina, ex investigador postdoctoral en el laboratorio de Lipson y actualmente ingeniero principal en Xscape Photonics.

Un peine de frecuencias es un espectro compuesto por líneas espectrales discretas y regularmente espaciadas. Esto significa que este tipo especial de luz contiene diferentes colores alineados uno junto al otro de forma ordenada, como se ve en un arcoíris.

Aquí brillan decenas de frecuencias de luz. Pero los espacios entre estos diferentes colores o frecuencias permanecen oscuros. Entonces, cuando observamos estas diferentes frecuencias brillantes en un espectrograma, parecen picos. o dientes de un peine, de ahí el nombre.

Dado que los diferentes colores de luz no interfieren entre sí, cada diente actúa como su propio canal, ofreciendo una increíble oportunidad de enviar varios flujos de datos simultáneamente.

Si bien es extremadamente beneficioso, crear un peine de frecuencia potente requiere láseres y amplificadores grandes y costosos. 

Publicado en Nature Photonics¹, el documento detalla cómo Se puede hacer lo mismo en un solo chip. 

La tecnología que hemos desarrollado utiliza un láser muy potente y lo convierte en docenas de canales limpios de alta potencia en un chip. Esto significa que se pueden reemplazar racks de láseres individuales con un dispositivo compacto, lo que reduce costos, ahorra espacio y abre la puerta a sistemas mucho más rápidos y energéticamente eficientes.

– Gil Molina

Esta investigación no sólo puede satisfacer la enorme demanda creada por los centros de datos de fuentes de luz potentes y eficientes que contengan muchas longitudes de onda, sino que también marca un hito en la misión del equipo de avanzar en la fotónica de silicio.

Conocido por permitir una transferencia de datos significativamente más rápida mientras que consume menos energía y genera menos calor que los tradicionales En los circuitos electrónicos, la fotónica de silicio ha encontrado aplicaciones en centros de datos de alta velocidad, IA, LiDAR, tecnologías cuánticas, IoT y 5G.

La fotónica de silicio integra componentes basados ​​en la luz Se integra en un chip de silicio mediante los procesos estándar de fabricación CMOS para crear circuitos integrados fotónicos (PIC). Utiliza obleas de silicio sobre aislante (SOI) como plataforma semiconductora para formar guías de ondas y otros componentes que guían la luz, lo que permite una comunicación más rápida y eficiente energéticamente, así como dispositivos más pequeños y rentables.

“A medida que esta tecnología se vuelve cada vez más central para la infraestructura crítica y nuestra vida diaria, este tipo de progreso es esencial para garantizar que los centros de datos sean lo más eficientes posible”.

– Lipson

Cómo el bloqueo por autoinyección limpia y multiplica la luz

¿Cuál es el láser más potente que se puede incorporar a un chip? Esta pregunta condujo a los investigadores a su gran descubrimiento.

El equipo de Columbia eligió un diodo láser multimodo. Un diodo láser (LD) es un dispositivo semiconductor que produce luz monocromática a una longitud de onda específica. Los diodos láser multimodo, o láseres de área amplia (BAL), ofrecen mayor potencia y son ideales cuando se requiere alta potencia óptica y la calidad del haz es menos crítica.

Estos dispositivos producen un haz más amplio, lo que reduce la calidad del haz. pero aumenta la densidad de potencia. Los diodos láser multimodo se utilizan ampliamente en aplicaciones como dispositivos médicos, impresión e imágenes y herramientas de corte por láser. 

Si bien producen enormes cantidades de luz, el haz de estos láseres es “desordenado”, lo que dificulta su uso para aplicaciones precisas. 

Integración de un diodo láser multimodo en un chip fotónico de silicio, donde las vías de luz son solo tan ancho como unos pocos micrómetros (μm) o incluso cientos de nanómetros (nm), sin embargo, requiere una ingeniería cuidadosa.

Para purificar esta poderosa pero muy ruidosa fuente de luz, el equipo utilizó un mecanismo de bloqueo.

El bloqueo de autoinyección se empleó en el régimen no lineal para generar peines de alta potencia en el chip y purificar la coherencia de la fuente de bombeo. al mismo tiempo.

El bloqueo por inyección es el efecto de frecuencia que puede ocurrir cuando un oscilador es perturbado por un segundo oscilador que opera a una frecuencia cercana. Cuando las frecuencias están lo suficientemente cerca y el acoplamiento es fuerte, el segundo oscilador puede capturar al primero, haciendo que tenga esencialmente la misma frecuencia que el segundo oscilador.

Esta técnica se aplica principalmente a fuentes láser de frecuencia única de onda continua (CW) cuando se requiere una salida de alta potencia. Combinando con un Ruido de muy baja intensidad y ruido de fase.

Se basa en la fotónica de silicio para remodelar y limpiar el salida del láser, generando un haz más estable y limpio, Lo que es llamado alta coherencia. Una vez que se purifica la luz, las propiedades ópticas no lineales del chip toman el control, dividiendo el único haz potente en docenas de colores que están espaciados uniformemente, que es la característica clave de un peine de frecuencia.

La fuente de luz compacta y de alta eficiencia resultante combina la potencia bruta de un láser industrial con la estabilidad y precisión necesarias para comunicaciones y detección avanzadas.

La fuente de baja coherencia se integró con alta potencia de salida y resonadores de anillo de nitruro de silicio. Los resonadores están diseñados con dispersión de velocidad de grupo normal, lo que significa que la velocidad disminuye a medida que aumenta la frecuencia óptica. Esta ocurre cuando las longitudes de onda de luz más largas viajan más rápido que las longitudes de onda más cortas en un medio, lo que provoca que los pulsos ópticos se dispersen en el tiempo.

Los micropeines creados por el equipo alcanzaron niveles de potencia total en chip de hasta 158 mW. Las líneas de peine, por su parte, tenían un ancho de línea intrínseco de 200 kHz. Los investigadores también showed más del doble del número de líneas de peine incomparable 100 μW y un orden de magnitud mayor niveles de potencia en el chip superiores a los informados anteriormente.

Los investigadores dijeron:

“Nuestra novedosa fuente de micropeine bombeada eléctricamente tiene el tamaño, la potencia y el ancho de línea necesarios para las comunicaciones de datos, y podría tener un fuerte impacto en otras áreas, como la informática de alto rendimiento y los dispositivos ubicuos para aplicaciones de detección espectral y cronometraje”. 

El avance se produce en un momento en el que el auge de la IA está provocando un aumento explosivo en la demanda de capacidad de centros de datos. Esta Está sobrecargando su infraestructura, que tiene dificultades para mover información a gran velocidad. Como resultado, las empresas están construyendo una infraestructura especializada en IA para gestionar los enormes requisitos computacionales necesarios para entrenar y ejecutar grandes modelos de IA. 

Ya, fibra Los enlaces ópticos son siendo utilizado mediante centros de datos avanzados para transportar datos, pero incluso ellos dependen de láseres de longitud de onda única.

Al tener docenas de vigas correr en paralelo a través de lo mismo fibra única, en lugar de un haz que transporta un solo flujo de datos, los peines de frecuencia pueden mejorar drásticamente las capacidades de los centros de datos.

Este mismo principio estaba detrás de WDM, o multiplexación por división de longitud de onda, una tecnología de fibra óptica que envía múltiples flujos de datos simultáneamente a través de una única fibra óptica asignando a cada flujo una longitud de onda de luz única, lo que aumenta significativamente la capacidad de datos y permitiendo un mayor ancho de banda. WDM ayudó a que Internet se convirtiera en una red global de alta velocidad a finales de la década de 1990.

Ahora, el equipo de Lipson está fabricando peines de alta potencia y múltiples longitudes de onda tan pequeños que pueden caber directamente en un chip. Este logro será hacer posible la introducción Esta capacidad en aquellos partes de los sistemas informáticos modernos que son compactos y caros.

De esta manera, los chips pueden cambiar el funcionamiento de los centros de datos al agilizar la forma en que se transmite y procesa la información., influenciando El diseño de centros de datos de última generación y muchos otros dispositivos que dependen de una comunicación óptica eficiente. Estos mismos chips también podrían habilitar sistemas LiDAR avanzados, dispositivos cuánticos compactos, relojes ópticos de alta precisión y espectrómetros portátiles.

Se trata de incorporar fuentes de luz de laboratorio a dispositivos del mundo real. Si logras que sean potentes, eficientes y lo suficientemente pequeñas, podrás colocarlas prácticamente en cualquier lugar.

– Gil-Molina

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Invertir en tecnología láser

Líder mundial en tecnologías fotónicas y láser, Corporación coherente (COHR ) Produce diodos láser semiconductores y componentes ópticos de alto rendimiento.

Coherent, cuyo negocio principal gira en torno al desarrollo y la fabricación de soluciones basadas en fotónica, que son fundamentales en la era actual de la informática avanzada y la transmisión de datos, se ha establecido como una fuerza dominante en la industria de las comunicaciones ópticas y posee una sólida cuota de mercado. 

Sus segmentos incluyen Redes, que aprovecha su tecnología de semiconductores compuestos para entregar componentes y subsistemas, Materiales incluye dispositivos optoelectrónicos como los basados ​​en carburo de silicio (SiC), antimoniuro de galio (GaSb), arseniuro de galio (GaAs), fosfuro de indio (InP), seleniuro de zinc (ZnSe) y sulfuro de zinc (ZnS), y el segmento Láseres atiende a clientes industriales en semiconductores, fabricación de precisión y aeroespacial y defensa, y otros a través de sus láseres y productos ópticos.

Corporación coherente (COHR )

Con su amplia gama de productos innovadores basados ​​en fotónica, Coherent puede ofrecer soluciones personalizadas y de extremo a extremo a sus clientes, además de atender las necesidades de escalabilidad de la infraestructura de IA.

Su enfoque estratégico en el mercado de IA posiciona a Coherent como un potencial beneficiario importante del crecimiento continuo de la IA. Esta Esto se suma a la creciente demanda de componentes ópticos de alto rendimiento. Sin embargo, al mismo tiempo, la empresa se enfrenta a los desafíos de una mayor competencia en los sectores de la IA y las comunicaciones ópticas.

Cuando hablamos de El desempeño del mercado de Coherent está en un momento alcista, Muy parecido El mercado de valores en general. Con un aumento del 29.16% en lo que va del año, las acciones de COHR se cotizan actualmente a $123.70, al momento de escribir este artículo, un nuevo máximo histórico (ATH) que coloca la capitalización de mercado de la compañía en $19.20 mil millones.

En abril, las acciones de COHR habían caído a $50 mientras el mercado de valores experimentaba una corrección., y desde Luego, las acciones de Coherent subieron alrededor de un 146 %. Y hace solo dos años, COHR cotizaba por debajo de los 30 $, lo que representa una fuerte recuperación.

Con ello, la compañía está entregando un EPS (TTM) de -0.62 y un P/E (TTM) de -198.72.

En cuanto a la posición financiera de Coherent, informó un ingreso récord de $1.53 mil millones para el cuarto trimestre finalizado el 30 de junio de 2025. El margen bruto GAAP durante el período fue del 35.7% y la pérdida neta GAAP fue de $0.83 por acción diluida, mientras que sobre una base no GAAP, su margen bruto fue del 38.1% y el ingreso neto por acción diluida fue de $1.00.

Durante el ejercicio fiscal 2025, sus ingresos también alcanzaron un récord de 5.81 millones de dólares. El margen bruto según los PCGA fue del 35.2 % y la pérdida neta según los PCGA fue de 0.52 dólares por acción diluida, mientras que el margen bruto no conforme a los PCGA fue del 37.9 % y el beneficio neto por acción diluida fue de 3.53 dólares.

Según el director ejecutivo Jim Anderson:

Tuvimos un sólido ejercicio fiscal 2025 con un crecimiento de los ingresos del 23 % y una expansión del BPA no GAAP del 191 %. Creemos que estamos bien posicionados para seguir impulsando un sólido crecimiento de los ingresos y las ganancias a largo plazo, dada nuestra exposición a factores clave de crecimiento, como los centros de datos de IA.

Durante este trimestre, la empresa inició los envíos de sus productos transceptores de 1.6 T, lo que permite aplicaciones de centros de datos de IA de alto rendimiento. También se introdujo un nuevo material compuesto de diamante SiC. para la refrigeración avanzada de estos centros de datos.

Además, Coherent obtuvo sus primeros ingresos de Optical Circuit Switch (OCS) e introdujo la plataforma láser excimer. eso ha sido actualizado para la producción a alta temperatura de cinta superconductora para energías emergentes tecnología, como la fusión. 

En las últimas semanas, Coherent ha lanzado varios productos nuevos, incluida una serie completa de circuitos integrados (CI) de cuatro canales que permiten transceptores ópticos más eficientes y rápidos para IA y la nube, la primera solución QSFP28 Dual Laser 100G ZR de la industria para maximizar la capacidad en la infraestructura de fibra existente y láseres de onda continua de 400 mW de alta potencia para cumplir con los exigentes requisitos de las aplicaciones de óptica y fotónica de silicio empaquetadas conjuntamente.

Recientemente, Coherent demostró sus matrices de fotodiodos (PD) y VCSEL 2D de próxima generación para abordar las crecientes demandas de tráfico de datos en los centros de datos modernos.

Hace un par de semanas, Coherent implementó enmiendas que incluyen la refinanciación de los compromisos de crédito rotatorio existentes y el aumento de la facilidad total a $700 millones., a su Contrato de Crédito con Banco JPMorgan Chase (JPM ) y otros prestamistas, mejorando La liquidez y la flexibilidad financiera de la empresa para respaldar las operaciones y el crecimiento.

Conclusión

La Universidad de Columbia tiene made una ingeniería logro, demostración Cómo los momentos inesperados en la ciencia pueden llevar a aún más grande y mejor descubrimientos con el capacidad para redefinir campos enteros. Al transformar un único haz desordenado en docenas de canales de luz potentes y estables,El equipo ha sentado las bases para la próxima generación de sistemas ópticos.

De lo Revolucionando el LiDAR y reduciendo la capacidad de los dispositivos cuánticos Para aumentar la capacidad de los centros de datos impulsados ​​por IA, esta tecnología representa un gran avance en la integración fotónica. Y a medida que el mundo avanza hacia sistemas de comunicación más rápidos y energéticamente eficientes, los dispositivos compactos...Los chips peine de frecuencia podrían formar la base de la infraestructura informática futura.

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Referencias

1. Gil-Molina, A., Antman, Y., Westreich, O., et al. (2025). Micropeines de alta potencia con bombeo eléctrico. Nature Photonics, 19(10), 873–879. Publicado el 7 de octubre de 2025. https://doi.org/10.1038/s41566-025-01769-z

Investigadores de Columbia Engineering han creado un nuevo chip que puede transformar un láser en un “peine de frecuencias”, generando múltiples canales de luz potentes al mismo tiempo.

Al utilizar un mecanismo de bloqueo especial, los investigadores limpiaron la luz láser sucia y lograron una precisión de laboratorio en un pequeño dispositivo de silicio.Este logro puede mejorar significativamente la eficiencia del centro de datos e impulsar innovaciones en LiDAR, detección y tecnología cuántica.

Microcombs encoge precisión de laboratorio en un chip 

Los investigadores crearon el dispositivo micropeine de alta potencia para mejorar la tecnología LiDAR (detección y localización por luz).

El LiDAR es una tecnología de teledetección que utiliza luz láser pulsada para calcular distancias y crear modelos 3D de alta resolución del entorno. Funciona como un radar, pero utiliza luz en lugar de sonido.

El sistema emite pulsos láser y cronometra su retorno para medir distancias precisas a los objetos y rastrear el movimiento en tiempo real.

Compuesto por un láser, un escáner y un receptor GPS especializado, un LiDAR El instrumento genera una "nube de puntos" detallada de datos, que luego se utiliza para crear mapas 3D para aplicaciones como conducción autónoma, monitoreo ambiental, topografía y arqueología.

La tecnología se inventó en la década de 1960, inicialmente aplicada en meteorología, detección oceánica y cartografía topográfica, antes de que la NASA extendiera su uso al espacio. En la década de 2010, los automóviles comerciales comenzaron a utilizar LiDAR y, desde entonces, el LiDAR automotriz se ha vuelto muy popular en los coches eléctricos de alta gama.

Dada la creciente aplicación del LiDAR, los investigadores han trabajado constantemente para mejorar esta tecnología. Muchas innovaciones emocionantes en tecnologías láser se integran con óptica avanzada, lo que permite una mayor miniaturización y representa una gran promesa para el futuro a largo plazo de los sistemas LiDAR.

El objetivo de los investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Columbia era encontrar una forma de liberar mayor potencia y pureza espectral de los sistemas láser compactos para permitir la generación de peines de frecuencia a escala de chip. para mejorar comunicaciones, detección, espectroscopia, LiDAR y otras aplicaciones fotónicas integradas.

Así, han creado un micropeine, un dispositivo fotónico en miniatura que produce una serie de frecuencias ópticas uniformemente espaciadas, como los dientes de un peine, en un chip.

Estos peines de frecuencia en miniatura integrados tienen el potencial de reducir el tamaño de los sistemas complejos tradicionalmente requeridos para tales aplicaciones. Por lo tanto, los micropeines integrados son prometedores para numerosas aplicaciones que requieren Alta potencia de salida, tamaño reducido y alta eficiencia, como espectroscopia, detección y comunicaciones de datos.

Recientemente, investigadores han demostrado micropeines con bombeo eléctrico mediante la integración de chips de ganancia (elementos ópticos semiconductores) con resonadores de alta gama. Sin embargo, su potencia óptica total aún es muy inferior a la que requieren las soluciones prácticas.

Esta limitación tiene ha sido abordado por investigadores de Columbia que demostraron micropeines de frecuencia Kerr bombeados eléctricamente de alta potencia. 

De diodos desordenados a micropeines limpios

Curiosamente, este fue un descubrimiento accidental. Hace unos años, los investigadores del laboratorio del coautor Michal Lipson, un Profesor Eugene Higgins de Ingeniería Eléctrica y profesor de Física Aplicada, estaban trabajando en un proyecto para mejorar las capacidades LiDAR Cuando ellos Noté algo increíble.

Estaban diseñando chips de alta potencia que pudieran generar haces de luz más brillantes y "a medida que enviábamos más y más energía a través del chip, notamos que estaba creando lo que llamamos un peine de frecuencia", dijo Andrés Gil-Molina, ex investigador postdoctoral en el laboratorio de Lipson y actualmente ingeniero principal en Xscape Photonics.

Un peine de frecuencias es un espectro compuesto por líneas espectrales discretas y regularmente espaciadas. Esto significa que este tipo especial de luz contiene diferentes colores alineados uno junto al otro de forma ordenada, como se ve en un arcoíris.

Aquí brillan decenas de frecuencias de luz. Pero los espacios entre estos diferentes colores o frecuencias permanecen oscuros. Entonces, cuando observamos estas diferentes frecuencias brillantes en un espectrograma, parecen picos. o dientes de un peine, de ahí el nombre.

Dado que los diferentes colores de luz no interfieren entre sí, cada diente actúa como su propio canal, ofreciendo una increíble oportunidad de enviar varios flujos de datos simultáneamente.

Si bien es extremadamente beneficioso, crear un peine de frecuencia potente requiere láseres y amplificadores grandes y costosos. 

Publicado en Nature Photonics¹, el documento detalla cómo Se puede hacer lo mismo en un solo chip. 

La tecnología que hemos desarrollado utiliza un láser muy potente y lo convierte en docenas de canales limpios de alta potencia en un chip. Esto significa que se pueden reemplazar racks de láseres individuales con un dispositivo compacto, lo que reduce costos, ahorra espacio y abre la puerta a sistemas mucho más rápidos y energéticamente eficientes.

– Gil Molina

Esta investigación no sólo puede satisfacer la enorme demanda creada por los centros de datos de fuentes de luz potentes y eficientes que contengan muchas longitudes de onda, sino que también marca un hito en la misión del equipo de avanzar en la fotónica de silicio.

Conocido por permitir una transferencia de datos significativamente más rápida mientras que consume menos energía y genera menos calor que los tradicionales En los circuitos electrónicos, la fotónica de silicio ha encontrado aplicaciones en centros de datos de alta velocidad, IA, LiDAR, tecnologías cuánticas, IoT y 5G.

La fotónica de silicio integra componentes basados ​​en la luz Se integra en un chip de silicio mediante los procesos estándar de fabricación CMOS para crear circuitos integrados fotónicos (PIC). Utiliza obleas de silicio sobre aislante (SOI) como plataforma semiconductora para formar guías de ondas y otros componentes que guían la luz, lo que permite una comunicación más rápida y eficiente energéticamente, así como dispositivos más pequeños y rentables.

“A medida que esta tecnología se vuelve cada vez más central para la infraestructura crítica y nuestra vida diaria, este tipo de progreso es esencial para garantizar que los centros de datos sean lo más eficientes posible”.

– Lipson

Cómo el bloqueo por autoinyección limpia y multiplica la luz

¿Cuál es el láser más potente que se puede incorporar a un chip? Esta pregunta condujo a los investigadores a su gran descubrimiento.

El equipo de Columbia eligió un diodo láser multimodo. Un diodo láser (LD) es un dispositivo semiconductor que produce luz monocromática a una longitud de onda específica. Los diodos láser multimodo, o láseres de área amplia (BAL), ofrecen mayor potencia y son ideales cuando se requiere alta potencia óptica y la calidad del haz es menos crítica.

Estos dispositivos producen un haz más amplio, lo que reduce la calidad del haz. pero aumenta la densidad de potencia. Los diodos láser multimodo se utilizan ampliamente en aplicaciones como dispositivos médicos, impresión e imágenes y herramientas de corte por láser. 

Si bien producen enormes cantidades de luz, el haz de estos láseres es “desordenado”, lo que dificulta su uso para aplicaciones precisas. 

Integración de un diodo láser multimodo en un chip fotónico de silicio, donde las vías de luz son solo tan ancho como unos pocos micrómetros (μm) o incluso cientos de nanómetros (nm), sin embargo, requiere una ingeniería cuidadosa.

Para purificar esta poderosa pero muy ruidosa fuente de luz, el equipo utilizó un mecanismo de bloqueo.

El bloqueo de autoinyección se empleó en el régimen no lineal para generar peines de alta potencia en el chip y purificar la coherencia de la fuente de bombeo. al mismo tiempo.

El bloqueo por inyección es el efecto de frecuencia que puede ocurrir cuando un oscilador es perturbado por un segundo oscilador que opera a una frecuencia cercana. Cuando las frecuencias están lo suficientemente cerca y el acoplamiento es fuerte, el segundo oscilador puede capturar al primero, haciendo que tenga esencialmente la misma frecuencia que el segundo oscilador.

Esta técnica se aplica principalmente a fuentes láser de frecuencia única de onda continua (CW) cuando se requiere una salida de alta potencia. Combinando con un Ruido de muy baja intensidad y ruido de fase.

Se basa en la fotónica de silicio para remodelar y limpiar el salida del láser, generando un haz más estable y limpio, Lo que es llamado alta coherencia. Una vez que se purifica la luz, las propiedades ópticas no lineales del chip toman el control, dividiendo el único haz potente en docenas de colores que están espaciados uniformemente, que es la característica clave de un peine de frecuencia.

La fuente de luz compacta y de alta eficiencia resultante combina la potencia bruta de un láser industrial con la estabilidad y precisión necesarias para comunicaciones y detección avanzadas.

La fuente de baja coherencia se integró con alta potencia de salida y resonadores de anillo de nitruro de silicio. Los resonadores están diseñados con dispersión de velocidad de grupo normal, lo que significa que la velocidad disminuye a medida que aumenta la frecuencia óptica. Esta ocurre cuando las longitudes de onda de luz más largas viajan más rápido que las longitudes de onda más cortas en un medio, lo que provoca que los pulsos ópticos se dispersen en el tiempo.

Los micropeines creados por el equipo alcanzaron niveles de potencia total en chip de hasta 158 mW. Las líneas de peine, por su parte, tenían un ancho de línea intrínseco de 200 kHz. Los investigadores también showed más del doble del número de líneas de peine incomparable 100 μW y un orden de magnitud mayor niveles de potencia en el chip superiores a los informados anteriormente.

Los investigadores dijeron:

“Nuestra novedosa fuente de micropeine bombeada eléctricamente tiene el tamaño, la potencia y el ancho de línea necesarios para las comunicaciones de datos, y podría tener un fuerte impacto en otras áreas, como la informática de alto rendimiento y los dispositivos ubicuos para aplicaciones de detección espectral y cronometraje”. 

El avance se produce en un momento en el que el auge de la IA está provocando un aumento explosivo en la demanda de capacidad de centros de datos. Esta Está sobrecargando su infraestructura, que tiene dificultades para mover información a gran velocidad. Como resultado, las empresas están construyendo una infraestructura especializada en IA para gestionar los enormes requisitos computacionales necesarios para entrenar y ejecutar grandes modelos de IA. 

Ya, fibra Los enlaces ópticos son siendo utilizado mediante centros de datos avanzados para transportar datos, pero incluso ellos dependen de láseres de longitud de onda única.

Al tener docenas de vigas correr en paralelo a través de lo mismo fibra única, en lugar de un haz que transporta un solo flujo de datos, los peines de frecuencia pueden mejorar drásticamente las capacidades de los centros de datos.

Este mismo principio estaba detrás de WDM, o multiplexación por división de longitud de onda, una tecnología de fibra óptica que envía múltiples flujos de datos simultáneamente a través de una única fibra óptica asignando a cada flujo una longitud de onda de luz única, lo que aumenta significativamente la capacidad de datos y permitiendo un mayor ancho de banda. WDM ayudó a que Internet se convirtiera en una red global de alta velocidad a finales de la década de 1990.

Ahora, el equipo de Lipson está fabricando peines de alta potencia y múltiples longitudes de onda tan pequeños que pueden caber directamente en un chip. Este logro será hacer posible la introducción Esta capacidad en aquellos partes de los sistemas informáticos modernos que son compactos y caros.

De esta manera, los chips pueden cambiar el funcionamiento de los centros de datos al agilizar la forma en que se transmite y procesa la información., influenciando El diseño de centros de datos de última generación y muchos otros dispositivos que dependen de una comunicación óptica eficiente. Estos mismos chips también podrían habilitar sistemas LiDAR avanzados, dispositivos cuánticos compactos, relojes ópticos de alta precisión y espectrómetros portátiles.

Se trata de incorporar fuentes de luz de laboratorio a dispositivos del mundo real. Si logras que sean potentes, eficientes y lo suficientemente pequeñas, podrás colocarlas prácticamente en cualquier lugar.

– Gil-Molina

Desliza para desplazarte →

Invertir en tecnología láser

Líder mundial en tecnologías fotónicas y láser, Corporación coherente (COHR ) Produce diodos láser semiconductores y componentes ópticos de alto rendimiento.

Coherent, cuyo negocio principal gira en torno al desarrollo y la fabricación de soluciones basadas en fotónica, que son fundamentales en la era actual de la informática avanzada y la transmisión de datos, se ha establecido como una fuerza dominante en la industria de las comunicaciones ópticas y posee una sólida cuota de mercado. 

Sus segmentos incluyen Redes, que aprovecha su tecnología de semiconductores compuestos para entregar componentes y subsistemas, Materiales incluye dispositivos optoelectrónicos como los basados ​​en carburo de silicio (SiC), antimoniuro de galio (GaSb), arseniuro de galio (GaAs), fosfuro de indio (InP), seleniuro de zinc (ZnSe) y sulfuro de zinc (ZnS), y el segmento Láseres atiende a clientes industriales en semiconductores, fabricación de precisión y aeroespacial y defensa, y otros a través de sus láseres y productos ópticos.

Corporación coherente (COHR )

Con su amplia gama de productos innovadores basados ​​en fotónica, Coherent puede ofrecer soluciones personalizadas y de extremo a extremo a sus clientes, además de atender las necesidades de escalabilidad de la infraestructura de IA.

Su enfoque estratégico en el mercado de IA posiciona a Coherent como un potencial beneficiario importante del crecimiento continuo de la IA. Esta Esto se suma a la creciente demanda de componentes ópticos de alto rendimiento. Sin embargo, al mismo tiempo, la empresa se enfrenta a los desafíos de una mayor competencia en los sectores de la IA y las comunicaciones ópticas.

Cuando hablamos de El desempeño del mercado de Coherent está en un momento alcista, Muy parecido El mercado de valores en general. Con un aumento del 29.16% en lo que va del año, las acciones de COHR se cotizan actualmente a $123.70, al momento de escribir este artículo, un nuevo máximo histórico (ATH) que coloca la capitalización de mercado de la compañía en $19.20 mil millones.

En abril, las acciones de COHR habían caído a $50 mientras el mercado de valores experimentaba una corrección., y desde Luego, las acciones de Coherent subieron alrededor de un 146 %. Y hace solo dos años, COHR cotizaba por debajo de los 30 $, lo que representa una fuerte recuperación.

Con ello, la compañía está entregando un EPS (TTM) de -0.62 y un P/E (TTM) de -198.72.

En cuanto a la posición financiera de Coherent, informó un ingreso récord de $1.53 mil millones para el cuarto trimestre finalizado el 30 de junio de 2025. El margen bruto GAAP durante el período fue del 35.7% y la pérdida neta GAAP fue de $0.83 por acción diluida, mientras que sobre una base no GAAP, su margen bruto fue del 38.1% y el ingreso neto por acción diluida fue de $1.00.

Durante el ejercicio fiscal 2025, sus ingresos también alcanzaron un récord de 5.81 millones de dólares. El margen bruto según los PCGA fue del 35.2 % y la pérdida neta según los PCGA fue de 0.52 dólares por acción diluida, mientras que el margen bruto no conforme a los PCGA fue del 37.9 % y el beneficio neto por acción diluida fue de 3.53 dólares.

Según el director ejecutivo Jim Anderson:

Tuvimos un sólido ejercicio fiscal 2025 con un crecimiento de los ingresos del 23 % y una expansión del BPA no GAAP del 191 %. Creemos que estamos bien posicionados para seguir impulsando un sólido crecimiento de los ingresos y las ganancias a largo plazo, dada nuestra exposición a factores clave de crecimiento, como los centros de datos de IA.

Durante este trimestre, la empresa inició los envíos de sus productos transceptores de 1.6 T, lo que permite aplicaciones de centros de datos de IA de alto rendimiento. También se introdujo un nuevo material compuesto de diamante SiC. para la refrigeración avanzada de estos centros de datos.

Además, Coherent obtuvo sus primeros ingresos de Optical Circuit Switch (OCS) y presentó la plataforma láser excimer que tiene been actualizado para la producción a alta temperatura de cinta superconductora para energías emergentes tecnología, como la fusión. 

En las últimas semanas, Coherent ha lanzado varios productos nuevos, incluida una serie completa de circuitos integrados (CI) de cuatro canales que permiten transceptores ópticos más eficientes y rápidos para IA y la nube, la primera solución QSFP28 Dual Laser 100G ZR de la industria para maximizar la capacidad en la infraestructura de fibra existente y láseres de onda continua de 400 mW de alta potencia para cumplir con los exigentes requisitos de las aplicaciones de óptica y fotónica de silicio empaquetadas conjuntamente.

Recientemente, Coherent demostró sus matrices de fotodiodos (PD) y VCSEL 2D de próxima generación para abordar las crecientes demandas de tráfico de datos en los centros de datos modernos.

Hace un par de semanas, Coherent implementó enmiendas que incluyen la refinanciación de los compromisos de crédito rotatorio existentes y el aumento de la facilidad total a $700 millones., a su Contrato de Crédito con Banco JPMorgan Chase (JPM ) y otros prestamistas, mejorando La liquidez y la flexibilidad financiera de la empresa para respaldar las operaciones y el crecimiento.

Conclusión

La Universidad de Columbia tiene made una ingeniería logro, demostración Cómo los momentos inesperados en la ciencia pueden llevar a aún más grande y mejor descubrimientos con el capacidad para redefinir campos enteros. Al transformar un único haz desordenado en docenas de canales de luz potentes y estables,El equipo ha sentado las bases para la próxima generación de sistemas ópticos.

De lo Revolucionando el LiDAR y reduciendo la capacidad de los dispositivos cuánticos Para aumentar la capacidad de los centros de datos impulsados ​​por IA, esta tecnología representa un gran avance en la integración fotónica. Y a medida que el mundo avanza hacia sistemas de comunicación más rápidos y energéticamente eficientes, los dispositivos compactos...Los chips peine de frecuencia podrían formar la base de la infraestructura informática futura.

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Referencias

1. Gil-Molina, A., Antman, Y., Westreich, O., et al. (2025). Micropeines de alta potencia con bombeo eléctrico. Nature Photonics, 19(10), 873–879. Publicado el 7 de octubre de 2025. https://doi.org/10.1038/s41566-025-01769-z